VI Международная научная конференция студентов и аспирантов «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»
ДонНТУ, 17 - 19 апреля 2007 года

 

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА И ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЕГО РЕСУРСОЕМКОСТИ

 

А.К. Николаева, М.М. Перистый

Донецкий национальный технический университет

 

Использование вторичного сырья и прогрессивных технологий – путь к повышению конкурентоспособности производства и продукции. Переработка и утилизация техногенных отходов важны не только с точки зрения их использования как альтернативного источника сырья, но и с точки зрения охраны окружающей среды.

Доменное производство - один из основных переделов чёрной металлургии, загрязняющий окружающую среду. При производстве чугуна образуется большое количество газовых выбросов и отходов (доменный шлак,  колошниковая пыль, доменный шлам, шлам смывов и разливочных машин, отсев окатышей и агломерата). Учитывая сырьевую ценность этих отходов, целесообразным и актуальным является их возврат в технологические переделы, в результате чего происходит улучшение экономической обстановки на предприятиях и экологической в целом.

В Украине ежегодно образуется около 4 млрд. т техногенных отходов, из которых лишь 10-15% используется как вторичные материальные ресурсы, остальные поступают в отвалы, шламонакопители и т.д. Основная доля в указанном объёме принадлежит доменным отходам. Потери железа в доменном производстве с колошниковой пылью и шламом составляют до 70 кг/т чугуна.

Главнейшей задачей является разработка и внедрение прогрессивных схем комплексной подготовки к утилизации вторичных материальных ресурсов метпроизводства. Малоотходные и безотходные технологии предполагают рациональное использование также и воды. В настоящее время широко внедряется система оборотного водоснабжения, что позволяет рационально использовать водные ресурсы, исключая сбросы.

Агломерационное производство во многом позволяет эффективно решать проблему утилизации отходов метпроизводства. Однако для метзаводов с полным циклом часто становиться актуальной проблема накопления цветных металлов во вторичной шихте. Следует отметить, что для процесса агломерации повышенные содержания цинка и других цветных металлов, например в доменных шламах, не имеют особого значения. Трудности возникают при подаче агломерата в доменную печь. Утилизация шламов мокрых ступеней доменных газоочисток в аглопроизводстве без обесцинкования вызовет прогрессирующее увеличение поступления цинка в доменную печь, что неизбежно приведет к отрицательным последствиям. Операция удаления цинка из замкнутой системы аглофабрика - доменная печь обесцинкованием шламов позволит предотвратить накопление цинка в этой системе. Необходимую степень обесцинкования доменных шламов следует определять для каждого предприятия с учетом конкретных условий по результатам баланса цинка. Отрицательное влияние цинка в доменном производстве Украины начинает проявляться при общем его содержании в шихтовых материалах, превышающем 0,1%, или при удельном его поступлении, превышающем 0,15 - 0,3 кг/т чугуна.

Основными методами удаления вредных примесей из железосодержащих отходов являются гидрометаллургия (классификация отходов и выщелачивание примесей) и пирометаллургия (возгонка при восстановлении оксидов железа). Удаление примесей пирометаллургическим способом преимущественно совмещают с восстановлением оксидов железа, улавливанием пыли, обогащенной цинком и свинцом, с получением металлизованного продукта. Так, например, эффективным способом удаления цинка является обработка цинксодержащих шламов (особенно их тонкой фракции) огненно жидкими сталеплавильными шлаками с получением кускового продукта для доменной плавки (особенно это перспективно на заводах без аглофабрик).

Шламы подбункерных помещений доменных печей похожи по хим- и грансоставам на шламы аглофабрик, поэтому в настоящее время единственным направлением утилизации этих шламов является использование их в качестве компонента аглошихты. Подготовка их в этом случае предусматривает обычные стадии обезвоживания.

При переходе на сухие способы очистки газа (например, в электрофильтрах) и уборки подбункерных помещений исключаются образование шламов, затраты на содержание шламонакопителей, а также необходимость обезвоживания шламов при подготовке их к утилизации. В данном случае необходимо организовывать беспылевую выгрузку во избежание вторичного пыления и увлажнение уловленной пыли до 6 % перед подачей на аглофабрику. Кроме использования пылей в аглошихте возможным вариантом является их брикетирование и подача в доменную печь или способ утилизации пылей путем подачи в фурмы печи совместно с колошниковым газом.

Ключевой установкой в технологии беспыльной выгрузки из бункеров накопленной пыли и подготовки к дальнейшему использованию является специальный вибросмеситель-увлажнитель пылей, позволяющий получать непылящий гомогенный сыпучий продукт с необходимой влажностью. Производительность такого увлажнителя составляет 15 – 20 т/ч.

Так гидросмыв подбункерных помещений можно заменить на сухую уборку пыли с помощью всасываюшей установки, транспортирующей ее к разгрузителю, откуда через двухкамерный затвор-питатель пыль и мелкие просыпи будут попадать в бункер нагнетательной установки и транспортироваться к увлажнителю, куда будет поступать пыль от сухой технологической очистки газа. Далее готовая к утилизации пыль подается на аглофабрику.

Доменные шлаки можно гранулировать на припечных гранустановках (рекомендуется для вновь строящихся печей) и на отдельно стоящих. Припечная грануляция имеет определенные экологические преимущества. Методы грануляции разнообразны: грануляция водой (например, гидрожелобной способ) и воздухом.

Оборудование должно подбираться  исходя из объемов образования ВМР на конкретных заводах, а также их химического и гранулометрического состава, существующей застройки завода и т.д. (особенно это важно для расчета пневмотрассы).

Так на запыленность колошникового газа влияют такие факторы как предварительный отсев агломерата, давление под колошником и т.д. Чем меньше мелочи в загружаемом агломерате, тем ниже запыленность. В последствии отсев агломерата можно отправлять на аглофабрики или брикетировать и использовать как сырье для доменной плавки.

Однако даже при исключении образования текущих шламов, их уже накоплено огромное количество, а их металлургическая ценность по-прежнему высока. Вопросу утилизации таких шламов также следует уделить особое внимание. Так, например, заскладированные шламы нужно забирать из шламонакопителей при помощи земснарядов, очищать от ненужных примесей (палки, камыши), аналогично свежим шламам обезвоживать. Далее подготовленные шламы можно смешивать с текущими сухими ЖСО, и, получая гомогенный продукт заданной влажности, утилизировать.